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SIMAUPRO Soldadura Guiada con soluciones robóticas de FANUC

SIMAPRO realiza con éxito una aplicación de soldadura guiada con soluciones FANUC para malla de metal desplegado -o malla de metal "deployé".

SIMAUPRO Soldadura Guiada con soluciones robóticas de FANUC

Uno de los usos actuales de la malla de metal desplegado -o malla de metal "deployé"- se localiza en el sector de la automoción. En concreto, con ella se realiza hoy en día la barrera anti-intrusión de la carga hacia el habitáculo en furgonetas de uso industrial, desplazando a la más tradicional malla electro-soldada. El proceso de fabricación de esta malla consiste en la transformación de un laminado plano en una malla que, manteniendo el espesor del laminado, por medio de cortes y estiramientos, se transforma en una malla nervada, con multitud de formas (por ejemplo, romboidal) 

Gracias al bajo coste del proceso de fabricación y del material, su uso se extiende en el mercado de manera imparable y -cómo no- en un mercado tan competitivo como el de la automoción, en el que permite reducir los costes de las barreras anti-intrusión. Sin embargo, los cortes periféricos de cada pieza de malla para su unión a la barrera se realizan mediante troquelado, de manera que en función del punto en el que coincidan las aristas de corte del troquel con la que presente la malla en ese punto en el momento del golpe, la forma de los extremos es completamente aleatoria y singular.

La unión de la malla a la estructura tubular de la barrera se realiza en la mayor parte de los casos mediante soldadura con arco eléctrico (en lugar de soldadura por resistencia) con el objetivo de fundir las puntas y aristas cortantes de la malla y evitar, así, un caro proceso posterior en la fabricación de estas barreras anti-intrusión. De modo que esta unión soldada requiere de un número muy considerable de pequeños puntos y cordones de soldadura. Cuando este proceso de soldadura es manual, los costes (mano de obra, hilo de la máquina de soldar, control de calidad y derivados de la deficiente ergonomía del puesto) son tan elevados que, en ocasiones, el uso de esta malla de bajo coste convierte el proceso en caro y, por tanto, no competitivo.

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Figura 2.- Fotografías de la malla sobre la estructura tubular. Pueden apreciarse las puntas y aristas cortantes, además de la variedad y aleatoriedad de los extremos de la malla

Es necesario, por tanto, plantear la robotización del proceso de soldadura para reducir estos costes. Sin embargo, y atendiendo a esa aleatoriedad de formas en la línea perimetral de la malla troquelada, no existen condiciones suficientes para permitir una robotización simple del proceso.

Con una mera programación de coordenadas, como si de cualquier otra con repetibilidad de posición se tratara, no es posible generar la unión de la malla con la estructura tubular de la barrera. El robot no tiene forma de identificar el punto en el que debe situarse para efectuar el cordón.

Una solución posible es dotar al robot de "vista" para que pueda primero identificar los puntos que deberá unir. Dicho de otro modo, una solución puede encontrarse en la integración de la robótica con la visión artificial 3D. Si se puede obtener una imagen tridimensional de la malla colocada sobre la estructura a la que ha de ir unida, podrán entonces generarse las trayectorias que el robot debe realizar para situar la antorcha de soldadura en la posición exacta que permita obtener una unión con arco eléctrico.

SIMAUPRO, como empresa especializada en visión artificial y robótica, se planteó este reto poniendo en marcha un proyecto de investigación para integrar estas dos tecnologías y materializarlo en un prototipo, desarrollado en estos últimos años. Este prototipo, ya concluido en este momento, ha demostrado la viabilidad de esta integración y por consiguiente la industrialización del proceso, con un coste realmente bajo.

Los elementos que componen este prototipo son (Figura 3):

· Un robot FANUC de 6 ejes, utilizado habitualmente en soldadura.

· Una cámara de visión artificial 3D, que permite obtener imágenes tridimensionales.

· Una iluminación láser de línea, en combinación con la cámara.

· Un PC industrial, para procesar la imagen y generar las trayectorias del robot.

· Un equipo de soldadura MAG.

505_2Figura 3.- Robot FANUC de 6 ejes con antorcha y equipo de visión 3D.

En la Figura 3 puede verse el robot y, en la muñeca del mismo, la antorcha y el equipo de visión 3D. Con esta configuración, es el mismo robot el que desplaza la cámara sobre la pieza para obtener la imagen 3D y, posteriormente, lleva a cabo la unión de la malla al tubo. Se trata de la configuración más simple que puede hacerse y es aplicable a procesos donde el tiempo de ciclo no sea una prioridad. Dependiendo de la precisión que se requiera (con un límite en el rango de la décima de milímetro) el tiempo necesario para la obtención de la imagen variará, pudiendo llegar a ser muy rápido cuando no sea necesaria mucha precisión. Evidentemente, a mayor precisión mayor será el tiempo necesario para la adquisición.

 

 

505_3Figura 4.- Configuración con dos robots.

Sin embargo, es posible diseñar otras configuraciones que permiten reducir considerablemente el tiempo de ciclo de la operación. Para ello, será necesario aumentar el número de robots, dedicando uno de ellos a la operación de escaneo y haciendo que los otros se encarguen de la soldadura. En la Figura 4 se muestra una configuración con dos robots, en la que uno de ellos realiza ambas operaciones (escaneo y soldadura), mientras que el segundo se dedica íntegramente a soldadura, optimizándose así el tiempo de ciclo.

Además de generar las trayectorias para el robot, el sistema de visión puede cambiar el conjunto de parámetros de la máquina de soldar para adaptarlo a la cantidad de masa férrea que se va a fundir. O, si fuera el caso, no ejecutar la soldadura si la distancia entre un extremo de la malla y el tubo fuese demasiado elevada y no hubiese garantía de obtener una unión dentro de los niveles de calidad exigidos. En la web http://www.simaupro.com/ puede verse un vídeo demostrativo de esta aplicación (en el que no se presta atención al tiempo de ciclo sino a la precisión).

El éxito de esta integración abre nuevas posibilidades para todos aquellos procesos en los que exista aleatoriedad de posición y que no permita una robotización simple, o donde los sistemas de guiado o de corrección de la posición integrados en la gama de productos del fabricante del robot no sean suficientes para garantizar la calidad de la operación. También, es posible utilizar el sistema como equipo de medida en una línea de producción para hacer un control dimensional unitario. En resumen, cualquier necesidad de dotar de vista a un robot para realizar operaciones es hoy en día posible gracias al avance de estas tecnologías y a la reducción de costes de los componentes, por su cada vez mayor popularidad y su masiva fabricación

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